устройство для установки цементного моста

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНОГО МОСТА, включающее корпус, гидравлически связанные с ним узлы для боковой промывки скважин и гидромониторные насадки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства при установке цементного моста в кавернозной зоне, узлы для боковой промывки скважин выполнены в виде направляющих втулок, жестко связанных с корпусом и установленных радиально относительно его оси, и помещенных в направляющих втулках патрубков, подпружиненных относительно направляющих втулок и установленных с возможностью осевого перемещения относительно последних за пределы корпуса, а гидромониторные насадки установлены в патрубках с их внешней стороны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к бурению глубоких скважин на нефть и газ, в частности к технике и технологии установки разделительных мостов в открытом стволе скважины.

Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск в скважину заливочной колонны, закачку и продавку через нее тампонажного раствора [1] .

Так как при данном способе не обеспечено полное вытеснение загустевших масс бурового раствора из кавернозной части открытого ствола скважины, то качество моста в большинстве неудовлетворительное и не пригодно для зарезки второго ствола скважины.

Известен способ очистки кавернозной части ствола скважины, включающий спуск колонны труб, оборудованной узлом для боковой промывки, и закачку через нее промывочной жидкости [2] .

Так как при данном способе колонну труб вращают с помощью турбобура, то его нельзя применить для установки цементного моста. Кроме этого, в данном способе не используется гидромониторные узлы. Поэтому глубокой очистки каверн достигнуть невозможно. Следовательно, установленный после такой очистки цементный мост будет низкого качества.

Целью изобретения является повышение качества моста в кавернозной части ствола скважины за счет полного заполнения ее тампонажным раствором.

Эта цель достигается тем, что в известном способе установки цементного моста в скважине, включающем спуск в скважину заливочной колонны, оборудованной узлом для боковой промывки, закачку и продавку через нее тампонажного раствора, в момент начала выхода тампонажного раствора в заколонное пространство заливочную колонну начинают поднимать с одновременным ее вращением и такой режим продавливания тампонажного раствора поддерживают в течение всего времени заполнения заколонного пространства тампонажным раствором, при этом подъем заливочной колонны ведут со скоростью, не более чем определяемой по формуле:

Y₁= где Y₁ - скорость подъема заливочной колонны в интервале установки моста, м/с;

S - средняя величина площади поперечного сечения ствола скважины в интервале установки моста, м²;

К - коэффициент потерь цементного раствора.

Известно устройство для установки цементного моста в скважине, включающее корпус с узлами для боковой промывки скважины, содержащими гидромониторные насадки [3] .

В данном устройстве узлы для боковой промывки выполнены в виде гибких шлангов. Поэтому его нельзя применять в тех случаях, когда при цементировании нужно вращать или расхаживать заливочную колонну. Устройство можно применить только при небольшой по длине каверне, когда весь ее объем будет накрыт его узлами для боковой промывки.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет увеличения прочности его узлов для боковой промывки.

Эта цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем корпус с узлами для боковой промывки, содержащими гидромониторные насадки, узлы для боковой промывки выполнены телескопическими, состоящими из направляющей втулки и выдвижного патрубка, установленного с возможностью его выдвижения из корпуса в момент промывки скважины и захождения его внутрь корпуса при прекращении промывки, при этом гидромониторная насадка укреплена на конце выдвижного патрубка с его внешней стороны. Новым в предлагаемом устройстве является и то, что оно содержит парное количество узлов для боковой промывки скважины, при этом в каждой такой паре узлов гидромониторные насадки выдвигаются в момент промывки скважины в противоположные стороны.

На фиг. 1 приведена схема установки цементного моста, момент заполнения заколонного простpанства тампонажным раствором; на фиг. 2 - устройство для осуществления предлагаемого способа.

На фиг. 1 показана скважина 1, в которую спущена заливочная колонна 2 с устройством 3 для осуществления предлагаемого способа, имеющего узлы 4 для боковой промывки скважины. Нижняя часть открытого ствола скважины 1 заполнена тампонажным раствором 5, выходящим из узлов 4 в момент подъема с вращением заливочной колонны 2. Заколонное пространство 6 заполнено буровым раствором 7. При необходимости применения разделительных пробок и контроля за их положением в заливочной колонне 2 над устройством 3 может быть установлено устройство для контролируемой заливки цементного моста (не показано).

Предлагаемое устройство 3 для осуществления способа установки цементных мостов состоит из корпуса 8 с направляющей пробкой 9 и узлами 4 для боковой промывки скважины. Количество узлов 4 парное, благодаря этому обеспечивается центрирование устройства в скважине 1. Это обеспечивает более равномерное воздействие промывки на кавернозную часть открытого ствола скважины 1. При этом в каждой паре узлы 4 установлены в одной плоскости (вернее их осевые линии), но направлены в противоположные стороны. Количество пар узлов 4 может быть любым (определяется мощностью цементировочных агрегатов, глубиной установки моста и пр. ), но не менее двух пар. В этом случае обеспечивается центрация устройства 3 в скважине 1.

Узлы 4 выполнены телескопическими и состоят из направляющей втулки 10, вставленного в нее выдвижного патрубка 11, подпружиненного с помощью пружины 12. Втулка 10 укреплена в корпусе 8 и имеет паз "а" для захода внутрь патрубка 11 жидкости, а с противоположного конца - внутренний буртик 13. Патрубок 11 имеет наружный буртик 14. Внутри патрубка 11 укреплена гидромониторная насадка 15. Пружина 12 установлена в кольцевом пространстве между патрубком 11 и направляющей втулкой 10 и буртиками 13 и 14. В направляющей пробке 9 имеется канал 16, который в процессе установки моста перекрывается бросовым органом (шаром), который на чертежах не показан.

Цементный мост по предлагаемому способу устанавливают следующим образом. Устройство 3 на заливочной колонне 2 спускают в скважину 1 на необходимую глубину и производят ее промывку через канал 16 в направляющей пробке 9. Перед закачкой тампонажного материала 5 в колонну 2 бросают бросовый орган (шар), который перекрывает канал 16. С этого момента вся прокачиваемая через заливочную колонну 2 жидкость выходит в затрубное пространство 6 только через узлы 4 для боковой промывки скважины 1. В заливочную колонну 2 закачивают тампонажный раствор 5 и продавливают его расчетным количеством бурового раствора 7. Конец заливочной колонны 2 устанавливают на 1-2 м ниже подошвы устанавливаемого цементного моста. Чтобы заливочную колонну не прихватило, ее расхаживают или вращают.

Как только тампонажный раствор 5 начинает выходить через узлы 4 для боковой промывки скважины 1, заливочную колонну 2 начинают поднимать с одновременным ее вращением. Скорость вращения составляет 30-40 об/мин или подбирают путем установки на роторе специальной большой звездочки. Такой режим продавливания тампонажного раствора 5 в заколонное пространство ведут в течение всего времени заполнения затрубного пространства 6 на всю высоту h цементного моста. Это условие обеспечивается, если скорость подъема заливочной колонны определена по формуле:

Y₁= , где Y₁ - скорость подъема заливочной колонны 2 в интервале установки цементного моста, м/с;

S - средняя величина площади поперечного сечения скважины, м²;

К - коэффициент потерь тампонажного раствора (на смешение с буровым раствором 7, потери на стенках заливочной колонны и пр. ). Как правило, на практике этот коэффициент принимают равным 1,2.

Это условие определяется из следующего.

Пусть средняя величина площади поперечного сечения скважины - S, высота моста n, производительность насосов во время продавки тампонажного раствора 5 в затрубное пространство q. Тогда объем цементного раствора 5 для моста определяется по следующей формуле

Q = S x n x K.

Такое количество тампонажного раствора 5 продавлено за время Т, определяемое по формуле

T = = .

Скорость подъема заливочной колонны 2 в интервале установки моста определяется по известной формуле

Y₁= = = .

При подъеме с такой скоростью все участки кавернозной части открытого ствола скважины подвергаются гидравлическому воздействию гидромониторных струй, выходящих из насадок 15. Загущенные массы бурового раствора 7 вымываются закачиваемым в затрубное пространство 6 тампонажным раствором 5. Причем затрубное пространство 6 равномерно заполняют на всю высоту устанавливаемого моста тампонажным раствором 5. После продавливания тампонажного раствора 5 заливочную колонну 2 поднимают до верхней отметки цементного моста и прямой или обратной промывкой смывают излишки тампонажного раствора 5 и скважина 1 оставляется на ОЗЦ.

Предлагаемый способ позволяет качественно установить цементный мост в наиболее тяжелых условиях: в кавернозной части ствола скважины и на больших глубинах, где известными способами установить прочный мост не удается. Это требование особенно жесткое при зарезках вторых стволов на больших глубинах, когда приходится несколько раз устанавливать цементные мосты и многократно пытаться зарезать второй ствол.

Применение предлагаемого способа установки цементного моста в скважине и устройства для его осуществления позволяет снизить расходы средств и времени на зарезку вторых стволов (и в других случаях установки мостов в кавернозной части открытого ствола скважины).

Способ принят для испытаний на предприятиях п. о. "Укрнефть" и ПМУБР п. о. "Каспморнефть". (56) Авторское свидетельство СССР N 1458555, кл. Е 21 В 33/14, 1987.

В. И. Иванников. Профилактическая очистка скважин. Информационный сборник "Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности". - М. : ВНИИОЭНГ, вып. 9, 1991, с. 22.

Авторское свидетельство СССР N 488001, кл. Е 21 В 33/14, 1973.